“基於Simulation和ABAQUS”對虎鉗進行靜力學仿真對比分析

為什麼選擇 Simulation？

仿真工具多種多樣，怎樣選擇適合自己企業的仿真工具，這也是讓很多企業感到頭疼的問題。Simulation是集成在Solidworks中的一款仿真工具，跟傳統的仿真流程不一樣，它推崇的設計仿真一體的並行設計，由設計工程師直接對產品進行驗證，不需要交給專門仿真工程師進行驗證，減少產品研發的周期；ABAQUS則是傳統流程（串行）下進行的，如下圖

為什麼要進行仿真分析？

隨著中國製造向中國智造的轉型，越來越多的企業開始對創新更加重視，產品研發過程中的仿真元素的加入，打破傳統靠經驗、靠後期樣品驗證找出問題點的模式，通過仿真可以提前找出產品的問題點，設計師可以盡可能提前優化產品，避免將問題留到後期，大大減小產品的開發周期和費用，有了這個環節，設計師可以更大膽的創新設計產品，為企業創造更多的效益的同時，也讓產品具有更好的競爭性。

通過對虎鉗的分析比較Simulation相對於ABAQUS的優勢

1.工況

虎鉗嘴和銷釘處固定不動

末端受到225N的力

2.靜力學分析流程對比

Simulation分析流程基本以下：

模型簡化—選擇算例類型—添加材料—添加接觸條件—添加約束/載荷—劃分網格—運行算例—結果後處理

ABAQUS基本流程以下：

導入模型（第三方簡化後模型）—添加材料—組合裝配體—選擇分析步類型/選擇後處理需要輸出的參數—添加接觸條件—添加約束/載荷—劃分網格—運行算例—結果後處理

3.模型簡化

Simulation：

集成在Solidworks軟件中的，在同一個界面Solidworks中就可以完成模型的更改

ABAQUS：

對於複雜模型需要在第三方軟件進行優化，然後導入到ABAQUS中進行後續的前處理，如果模型需要反複的修改，就需要浪費很多的時間

4.材質：普通碳鋼

simulation

選擇對應的材料或者創建材料—賦予材料

ABAQUS

創建材料—創建截面屬性—賦予截面屬性

5.接觸

simulation

用全局無穿透接觸，設置一步到位，此例中不考慮摩擦

ABAQUS

需要先設置接觸屬性(無摩擦),後將裝配體設置為通用接觸

6.添加載荷

simulation

用外部載荷給指定的面添加225N的載荷

ABAQUS

為了方便給面添加載荷，先將面耦合在一個參考點上，然後給點施加225N的集中力載荷（此過程相當於simulation中的遠程載荷）

7.劃分網格

Simulation & ABAQUS

均用網格大小為2mm劃分網格，網格類型均采用四面體二階單元

8.結果後處理

Simulation

後處理應力為145.6Mpa和位移0.483mm

應力和位移分析分別如下圖

ABAQUS

後處理應力為148.4Mpa和位移0.480mm

應力和位移分析分別如下圖

前處理和後處理信息如下

兩者對比可以得出：

1兩者單元大小和類型一緻的情況下，simulation網格數量比ABAQUS多1/2

2Simulation在單元數量較多的情況下，運算時間接近是ABAQUS的1/7倍，但應力值隻相差2%，差值幾乎可以忽略；位移值基本一緻

3從後處理雲圖可以看出。兩者的應力和位移最大的地方都一緻

通過使用Simulation和ABAQUS軟件得出以下結論

☑Simulation的人機交互界面更加友好，操作更加簡便，對於初學者更易學易用，要求的理論知識較低，而且與SolidWorks無縫對接，能快速修改模型，對於有SolidWorks基礎的人來說比較有優勢。

☑Simulation具有單位系統，可以避免人為將數值輸錯，而ABAQUS是沒有單位系統的，需要人為指定一套單位系統，對於初學者來說很容易將單位搞錯，導緻後處理數值出現數量級的錯誤。

☑  兩者的幫助文檔各有優點，Simulation的幫助有中文版本，對於英文不是很好或者是初學者來說，提供了很好的學習資料；ABAQUS則是全英文的幫助，但它的幫助說明非常的詳細，而且有很多對應的例子供大家學習和理解。

☑  對於簡單的線性靜力分析，Simulation的分析速度更快，而且分析出來的結果兩者相差不大，效率更高。ABAQUS在非線性分析領域更加強大，在業界處於領先，如碰撞、跌落、齒輪齧合衝擊等高度非線性分析。

☑  Simulation更側重於設計驗證，由設計工程師直接完成仿真驗證，更加高效快捷；而ABAQUS往往由設計對接專門的仿真工程師完成。